(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、
該第一周波数よりも高い第二周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、該第一波形及び該搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーター並びに該モジュレーターを収容する、外科的に埋め込み可能な筐体と、
前記モジュレーターに電気的に接続され、前記外科的に埋め込み可能な筐体から延びる、導線と、
前記導線の遠位端に接続され、前記導線を介して送信された前記変調波形を印加するために該モジュレーターに電気的に接続された電極と、を含む、神経を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーターであって、
前記第一波形が、標的神経を刺激するよう構成された周波数を有し、
バイオフィードバックデータを受け取り、該バイオフィードバックデータに対応して前記第一及び第二波形ジェネレーターの作動を制御するよう構成されたマイクロプロセッサーを更に含み、
前記電極と前記標的神経との間に延在する導電性ゲルを更に含む、埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項２】
前記第一波形が、実質的に１０〜４０Ｈｚの範囲内の周波数を有する、請求項１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項３】
前記搬送波形が、実質的に１０〜４００ＫＨｚの範囲内の周波数を有する、請求項１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項４】
前記バイオフィードバックデータを受けるよう構成された受信装置を更に含み、該受信装置が該バイオフィードバックデータを前記マイクロプロセッサーに供給するために該マイクロプロセッサーと通信を行う、請求項１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項５】
前記受信装置と通信を行う少なくとも１つのセンサーを更に含み、該少なくとも１つのセンサーが、哺乳動物の１つ以上の生理学的状態を検知するよう構成されている、請求項４に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項６】
検出された前記１つ以上の生理学的状態を送信するために、前記少なくとも１つのセンサーに接続された送信機を更に含む、請求項５に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項７】
前記第一波形とは違っていて位相が異なる、第三周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを更に含み、
前記モジュレーターが、該第三波形ジェネレーターと電気的に接続されており、前記搬送波形、該第一波形及び該第三波形を変調して前記変調波形を生成するよう構成されている、請求項１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項８】
前記第一波形が、第一の標的神経を刺激するよう構成され、前記第三波形が第二の標的神経を刺激するよう構成されている、請求項７に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項９】
前記第一波形が、第一の身体部分を刺激するよう構成され、前記第三波形が第二の身体部分を刺激するよう構成されている、請求項７に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項１０】
前記第一波形が、約２０Ｈｚの周波数を有し、前記第三波形が約１０Ｈｚの周波数を有し、前記搬送波形が約１０〜４００ＫＨｚの周波数を有する、請求項７に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項１１】
前記第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形を生成するよう構成された第四波形ジェネレーターを更に含み、前記モジュレーターが該第四搬送波形を更に変調して、変調信号パッケージを生成する、請求項７に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項１２】
前記モジュレーターが、
前記第一波形及び前記第二搬送波形を変調して第一変調信号を生成するための第一モジュレーターと、
前記第三波形及び前記第四搬送波形を変調して第二変調信号を生成するための第二モジュレーターと、
該第一及び第二変調信号を変調して、変調信号パッケージを生成するための第三モジュレーターと、を更に含む、請求項１１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【請求項１３】
前記波形ジェネレーター及び前記モジュレーターに電力を供給するため、前記外科的に埋め込み可能な筐体内に配置された電源を更に含む、請求項１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の背景〕
〔発明の分野〕
本発明は全般に、神経及び身体部分を刺激することに関連する。より具体的には、本発明は、治療的利益を達成するために神経及び身体部分を刺激するための、埋め込み可能なシステム、装置、及び方法に関するものである。
【０００２】
〔関連技術の説明〕
神経は、人間の体の末梢神経系の一部である。神経は、皮膚又は器官からの感覚信号を中枢神経系に伝達し、逆もまた同様である。神経は、通常の損耗、物理的な外傷、感染症、及び／又は神経周辺の血管の不全により、機能的な欠陥をこうむることがある。このような機能的欠陥は、痛み、しびれ、虚弱、及び場合によっては麻痺を伴うことがある。他の問題には、尿失禁又は便失禁が含まれ得る。例えば、尿失禁があると、笑い、咳、及びくしゃみなどの日常的な身体活動によって、不随意の排尿を起こすことがある。
【０００３】
上述の問題を克服するために、様々な戦略が開発されている。１つのアプローチは、頻繁に排尿する、又は保護パッド若しくは保護下着を着用するなどの行動修正を伴う。しかしながら、特定の社会的状況においては、頻繁な排尿又は保護衣類の着用の習慣に従うことができないことがある。別のアプローチは、処方薬（例えば鎮痛剤）の服用を含む医学的治療を伴う。しかしながらこの方法は副作用又は薬剤の相互作用を起こすことがあり、最終的に中断が必要になることがある。
【０００４】
上述の問題を克服するための更に別の技法は、標的神経近くに配置した電気医療装置を使用することによって、機能欠陥を有する神経を刺激することを伴う。そのような電気医療装置の１つは、一般的に、埋め込み可能パルスジェネレーター（ＩＰＧ）と呼ばれるものである。ＩＰＧは典型的に、１つ以上の電極、電気パルスジェネレーター、電池、及び筐体を含む。この電気パルスジェネレーターは、標的神経を刺激することができる特定の形状、形態、及び周波数を有する波形を生成する。電極がジェネレーターからその波形を受信すると、電池からのエネルギーを使って、標的神経を刺激する十分な強さの電界を生成する。
【０００５】
ＩＰＧは、神経を刺激するのにある程度有効であることが実証されている。しかしながら、ＩＰＧに関連する問題の１つは、かなりの量の電力を消費することである。高電力消費の原因には、電極間の電気的インピーダンスの増大、又は電極とＩＰＧとの間の電気的インピーダンスの増大が挙げられる。これは、電極の移動、１つ以上の電極の被包化、電極又は身体組織における物質特性の変化など、いくつかの要因により起こり得る。電極の物質特性変化は、電極表面に存在する体液によって生じる化学的変化、組織内の頻繁な電流通過、及び日常の活動で生じる通常の損耗などを含む、数多くの要素によって起こり得る。
【０００６】
電池電力消費の増大は、「刺激の脱感作」と呼ばれる現象によっても引き起こされる。これは、人の身体が、印加された外部電荷に対する抵抗を提供することによって、印加された外部電荷に反応するようになるものである。身体は、標的神経の刺激閾値の増大により、印加された外部電荷に抵抗するため、それ以前の刺激レベルは非効果的になる。この問題を克服するために、より大きな電荷を生成しなければならず、これにより更に大きな電池電力が消費される。これにより、電池の頻繁な交換及び／又は充電が必要になる。
【０００７】
他のＩＰＧの従来技術において、生成された電界が幅広になり、標的神経に沿っている非標的の筋肉及び神経に影響を与えていることが観察されている。この幅広い電界は、標的神経での電気信号の強さを大幅に低下させる。標的神経を適切に刺激するためには、電気信号の強さを顕著に増大させる必要がある。このことにより、電池からより多くの電力を引き出すために波形ジェネレーターが必要になる。更に、従来技術のＩＰＧは、非標的の神経及び身体部分を不必要に刺激する。
【０００８】
よって、身体部分及び神経を刺激するための改良された装置及び方法のニーズが依然として存在する。更に、より効果的に標的神経及び身体部分を刺激し、同時に非標的の神経及び身体部分は刺激しない、改良された埋め込み可能なシステム及び装置のニーズも依然として存在する。その上、侵襲度が低く、効率的な作動をするのに少ない電力で済み、よって電源の交換及び／又は充電の必要が最小限に抑えられるような埋め込み可能なシステム、装置及び方法のニーズが依然として存在する。
【０００９】
〔発明の概要〕
本発明は、神経及び身体部分を刺激するためのシステム、装置及び方法に関するものである。１つの実施形態において、このシステムは、標的の神経及び身体部分を選択的に刺激するための、埋め込み可能な電気医療装置を含む。この埋め込み可能な電気医療装置は、神経及び身体部分を刺激するために身体内を効果的に通り抜けるような変調波形を、望ましく生成及び印加する。この効果により、電池電力消費がより少なく、充電までの作動時間がより長い装置が得られる。
【００１０】
この埋め込み可能な電気医療装置は、埋め込み可能パルスジェネレーター（ＩＰＧ）とも呼ばれ、好ましくは体内に外科的に埋め込まれる。１つの実施形態において、このＩＰＧは、刺激を受ける標的神経の近くに配置される。ＩＰＧは、出力強度の増加を必要とすることなく、標的神経から離れた位置にＩＰＧを配置することを可能にするような変調波形を、望ましく生成する。ＩＰＧはまた、従来のＩＰＧを使用した場合に必要となる電力よりもより少ない電力で、標的神経を刺激する変調波形を生成する。
【００１１】
本発明の１つの実施形態において、ＩＰＧは１つ以上の電極、１つ以上の波形ジェネレーター、１つ以上のモジュレーター、電池、及び筐体を含み得る。波形ジェネレーターは、標的神経を選択的に刺激することができ、かつＩＰＧと標的神経との間の組織を通り抜けることができるような波形を、好ましく生成する。ＩＰＧの好ましい電源は電池であり、波形ジェネレーターはこの電池から電源を得る。モジュレーターは、波形ジェネレーターからの波形を変調し、変調波形を生成し、これを電極に送る。モジュレーターからの電気信号を受け取った電極は、標的神経を刺激するための電界を、望ましく生成する。
【００１２】
本発明の１つの実施形態において、電池は非充電式電池である。本発明の別の実施形態において、電池は充電式電池であり、これは共有磁界を介したエネルギー転送のためのインダクティブカップリングを使用することにより、又は電源を充電するための任意の他の既知技法を使用することにより、高周波信号を使用して充電することができる。ＩＰＧの筐体は好ましくは生体適合性であり、これにより人体に便利に埋め込むことができる。
【００１３】
本発明は実施の特定の理論に限定されるものではないが、各神経は、神経の構築ブロックであるニューロンに帰する独自の特性を有していると考えられる。直径、長さ、及び髄鞘などのニューロンの物理的特性は、神経の電気信号のキャパシタンス及び伝導速度を決定する。よって、各神経は特定の周波数を有する波形を印加することによって、選択的に刺激することができる。
【００１４】
典型的には、標的神経の興奮周波数は１０〜４０Ｈｚの範囲にある。このような低周波数の電気信号は、電極と標的神経との間にある組織がもたらす組織インピーダンス（これは経時的な電極の被包化、又は電極の移動によって起こり得る）を超えることができない。本発明のＩＰＧは、搬送信号及びパルスエンベロープで構成される、制御された振幅変調波形を伝送する。この搬送波形は、組織のインピーダンスを超えるのに十分な周波数となるよう設計される。このパルスエンベロープには、特定の神経を刺激するよう設計された、固有のパルス幅、振幅及び形状情報が含まれる。変調信号が神経組織を活性化するために使用される際に、高インピーダンスの組織（皮下又は経皮的）を通り抜けるためには、高周波数の搬送信号が使用できる。
【００１５】
本発明は、組織インピーダンス特性が高周波数において低下するような他の身体部分に適用することができる。すなわち、この波形は皮下組織、並びに、埋め込まれたＩＰＧ及び電極の周囲に典型的に生じる被包に適用することができる。この技術の利点は、送達信号の効率が増加するため低電力消費になり、停電力刺激により、付随する不必要な神経活性化が低減される形態になることである。
【００１６】
本発明の１つ以上の実施形態において、埋め込み可能な電気医療装置は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００５／０２７７９９８号（米国特許出願第１１／１４６，５２２号、２００５年６月７日出願）、及び米国特許出願公開第２００６／０１９５１５３号（米国特許出願第１１／３４３，６２７号、２００６年１月３１日）に記載されている装置及び技法を使用して、標的神経を刺激するための変調波形を生成するよう構成される。これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。波形は、パルスエンベロープを伴う搬送波形を変調することによって、望ましく生成される。振幅、周波数等の搬送波形の特性は、組織インピーダンスを超え、標的神経の刺激閾値を超えるように選択される。パルスエンベロープは、標的神経を選択的に刺激するよう設計された、特定のパルス幅、振幅及び形状を有する波形である。この波形は、電気信号の強度の損失を最小限に抑えて、組織を効率的に通り抜けて標的神経に達することができるため、これにより、他の方法では低周波数信号で標的神経を刺激するためにいくつかの試みで使用されてきた電池の電力を無駄遣いしないようになる。更に、標的神経だけが刺激され、非標的神経は刺激されない。
【００１７】
１つの実施形態において、神経又は身体部分を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーターには、第一周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーター、第一周波数より高い第二周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーター、第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続されて第一波形及び搬送波形を変調するよう構成されたモジュレーター、並びに変調波形を印加するためにモジュレーターに電気的に接続された電極が含まれる。埋め込み可能パルスモジュレーターには、波形ジェネレーター及びモジュレーターに電源を供給するため、電池などの電源が含まれ得る。１つの実施形態において、第一及び第二波形ジェネレーター、モジュレーター、及び電池は、外科的に埋め込み可能な筐体内に配置される。１つの好ましい実施形態において、前記第一波形は、標的神経又は標的身体部分を刺激するよう構成された周波数を有する。第一波形は実質的に１０〜４０Ｈｚの範囲内の周波数を有し得、搬送波形は実質的に１０〜４００ＫＨｚの範囲内の周波数を有し得る。
【００１８】
１つの好ましい実施形態において、埋め込み可能パルスジェネレーターには、バイオフィードバックデータを受け取り、更にそのバイオフィードバックデータに対応して第一及び第二波形ジェネレーターの作動を制御するよう構成されたマイクロプロセッサーが含まれ得る。埋め込み可能パルスジェネレーターには更に望ましくは、バイオフィードバックデータを受け取るよう構成された受信装置が含まれ、この受信装置がそのバイオフィードバックデータを前記マイクロプロセッサーに供給するためにマイクロプロセッサーと通信を行う。埋め込み可能パルスジェネレーターには更に、この受信装置と通信を行う少なくとも１つのセンサーが含まれていてよく、その１つ以上のセンサーは、哺乳動物の１つ以上の生理学的状態、例えば膀胱圧を検知するよう構成されている。１つ以上の検知された生理学的状態を送信するために、少なくとも１つのセンサーに送信機が接続され得る。この送信機はワイヤレス送信機であり得る。
【００１９】
本発明の１つの実施形態において、埋め込み可能パルスジェネレーターには、第一波形とは違っていて、位相が異なる第三の周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを含めることができ、モジュレーターがこの第三波形ジェネレーターに電気的に接続されており、搬送波形、第一波形及び第三波形を変調して、変調波形を生成するよう構成されている。第一波形は、第一の標的神経又は身体部分を刺激するよう構成することができ、第三波形は第二の標的神経又は身体部分を刺激するよう構成することができる。本発明の１つの実施形態において、第一波形は約２０Ｈｚの周波数を有し、第三波形は約１０Ｈｚの周波数を有し、搬送波形は約１０〜４００ＫＨｚの周波数を有する。
【００２０】
本発明の１つの実施形態において、埋め込み可能パルスジェネレーターは、第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形を生成するよう構成された第四波形ジェネレーターを含めることができ、モジュレーターは更にこの第四搬送波形を変調して、変調信号パッケージを生成する。モジュレーターには、第一波形及び第二搬送波形を変調して第一変調信号を生成するための第一モジュレーター、第三波形及び第四搬送波形を変調して第二変調信号を生成するための第二モジュレーター、並びに、第一及び第二変調信号を変調して変調信号パッケージを生成するための第三モジュレーターが含まれ得る。
【００２１】
本発明の別の実施形態において、神経又は身体部分を刺激するための埋め込み可能なシステムには、身体部分又は神経を刺激することができる周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、哺乳動物の組織を通り抜けることができる第二周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、第一波形と搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、システムを作動するための電源と、第一及び第二波形ジェネレーター、モジュレーター、並びに電源を収容する、外科的に埋め込み可能な筐体と、その変調波形を印加するためにモジュレーターに電気的に接続された１つ以上の電極とが含まれる。１つ以上の電極は、外科的に埋め込み可能であり得る。
【００２２】
埋め込み可能なシステムには、バイオフィードバックデータを受信してそのバイオフィードバックデータに対応し第一及び第二波形ジェネレーターの作動を制御するよう構成されたマイクロプロセッサーと、哺乳動物の１つ以上の生理学的状態を検知するよう構成され、マイクロプロセッサーと通信を行う少なくとも１つのセンサーとが含まれ得る。このシステムには更に、第一波形とは違っていて、位相が異なる第三の周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを含めることができ、モジュレーターがこの第三波形ジェネレーターに電気的に接続されており、搬送波形、第一波形及び第三波形を変調して、変調波形を生成するよう構成されている。第一波形は第一の身体部分を刺激するよう望ましく構成され、第三波形は第二の身体部分を刺激するよう望ましく構成される。
【００２３】
本発明の別の好ましい実施形態において、身体部分を刺激するための方法は、埋め込み可能なパルスジェネレーターを提供することを含み、このパルスジェネレーターは、身体部分を刺激することができる第一周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、哺乳動物の組織を通り抜けることができる周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、第一波形及び搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、第一及び第二波形ジェネレーター並びにもジュレーターに電力を供給するための電源と、第一及び第二波形ジェネレーター、モジュレーター、並びに電源を収容する筐体と、その変調波形を印加するためにモジュレーターに電気的に接続された電極と、を含む。この方法は望ましくは、哺乳動物に筐体を外科的に埋め込むことと、第一波形及び搬送波形を生成することと、第一波形を搬送波形と共に変調することにより変調信号を生成することと、その変調信号を標的の身体部分又は神経に印加することとが含まれる。この方法には、哺乳動物にセンサーを埋め込むことと、そのセンサーを使用してバイオフィードバックデータを取得することと、第一及び第二波形ジェネレーターによる第一及び第二波形の生成を制御するためにそのバイオフィードバックデータを使用することとが含まれ得る。
【００２４】
１つの実施形態において、埋め込み可能パルスジェネレーターは、第二の標的神経又は身体部分を刺激することができる周波数を有する第三の波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを含み得る。この方法には、第一波形とは位相が異なる第三波形を生成することと、第一波形、搬送波形、及び第三波形を変調することにより変調信号パッケージを作成することと、この変調信号パッケージを哺乳動物の１つ以上の身体部分又は神経に印加することと、が含まれ得る。この方法には更に、第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形を生成することが含まれてよく、この変調工程には、第一波形と第二搬送波形とを変調して第一変調信号を生成すること、及び第三波形と第四搬送波形とを変調して第二変調信号を生成することが含まれる。
【００２５】
本発明の１つ以上の実施形態が、女性における神経刺激及び女性の泌尿器系に関連して記述されているが、本発明は男性、子供、及び成人における神経刺激、並びに男性、子供、及び成人の泌尿器系における使用に容易に適応させることができることが、理解されるべきである。更に、本明細書で開示される本発明の原理、器具及び方法は、例えば冠状動脈又は肺の機能など、他の領域の機能の評価及び治療に対する適用も有し得る。また更に、本明細書で開示されている発明の原理、器具及び方法は、様々な他の神経を刺激するための用途も有することがあり、例えば分娩及び出産時の神経刺激、又は様々な患者状態に選択的に対応するために所定の神経束の分枝を選択的に刺激することがある。更に、本明細書に記述されている技術は、次のような病状に寄与又は影響する神経系の様々な構成要素に適用することができる：腹圧性尿失禁、肛門及び便失禁、性的機能不全、間質性膀胱炎、慢性痛（例えば骨盤の痛みで、これに限定されない）、夜間多尿、及び胃腸疾患（例えば胃のペーシングで、これに限定されない）。更に、本発明は、例えばホルモンを分泌する腺、及び大きな筋肉群（例えば理学療法に関連する二頭筋の刺激）など、神経ではなく身体部分を刺激するのにも使用することができる。
【００２６】
本発明のこれら及びその他の好ましい実施形態は、下記に詳しく記述される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
上述の本発明の特徴が詳細に理解出来るような方法で、上記に簡単に要約されているような、本発明の実施形態のより具体的な記述は、実施形態に対する参照として有することができ、これは添付の図において説明されている。しかしながら、添付の図は、本発明の範囲に含まれる典型的な実施形態のみを示していることに留意すべきである。よってこれらの図は、限定するものと見なされるべきではなく、本発明は他の同等に有効な実施形態も許容し得る。
【図１】本発明の１つの好ましい実施形態に従った、身体部分を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーター。
【図２】図１に示す埋め込み可能パルスジェネレーターによって生成された例示的な波形。
【図３】体内に外科的に埋め込まれた後の図１の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【図４】本発明の別の好ましい実施形態に従った、身体部分を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーター。
【図５】図４に示す埋め込み可能パルスジェネレーターによって生成された例示的な波形。
【図６】本発明の更に別の好ましい実施形態に従った、身体部分を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーター。
【図７】図６に示す埋め込み可能パルスジェネレーターによって生成された例示的な波形。
【図８】本発明のまた別の好ましい実施形態に従った、身体部分を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーター。
【図９】体内に外科的に埋め込まれた後の図８の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【図１０】本発明の更に別の好ましい実施形態に従った、身体部分を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーター。
【００２８】
〔詳細な説明〕
本明細書に使用される項目は整理目的のものであり、本明細書又は請求項の範囲を制限するために使用することを意図したものではない。本出願全体に使用される用語「〜得る（may）」は、許可の意味（すなわち、その可能性を有するという意味）で使用されるものであり、命令の意味（すなわち、しなければならないという意味）ではない。同様に、「含む（include、including、及びincludes）」は、それらを含むが限定されないことを意味する。理解を促進するために、可能な場合には、図に共通の同様要素を指定するために、同様の参照番号が使用される。
【００２９】
本明細書で開示される本発明は、その用途又は使用において、添付の図面及び説明に例示される部品の構成並びに配設の詳細に制限されない。本発明の例示的な諸実施形態は、他の実施形態、変形形態、及び修正形態に実装され又は組み込まれてもよく、様々な方法で実践又は実施されてよい。例えば、本発明の１つの実施形態が女性における神経刺激に関連して記述されているとしても、それは男性及び子供における使用にも容易に適応できることが理解されるものとする。本明細書で開示されている発明の原理、器具及び方法は、独立に又は同時に、様々な他の神経を刺激するための用途も有することがあり、例えば分娩及び出産時の神経刺激、又は様々な患者状態に選択的に対応するために所定の神経束の分枝を選択的に刺激することがある。よって、本発明は例えば、１つ以上の次のような状態に対して同時に、選択的に治療又は影響を及ぼすために使用することができる：腹圧性尿失禁、肛門及び便失禁、痛み、性的機能不全、間質性膀胱炎、慢性痛（例えば骨盤の痛みで、これに限定されない）、夜間多尿、及び胃腸疾患（例えば胃のペーシングで、これに限定されない）。最後に、本明細書に記述される本発明は、例えばホルモンを分泌する腺、及び大きな筋肉群（例えば理学療法に関連する二頭筋の刺激）など、神経ではなく身体部分を刺激するのにも使用することができる。
【００３０】
上述のように、埋め込み可能パルスジェネレーター（ＩＰＧ）は、体内の神経及び筋肉の両方を刺激するのに使用できることが知られている。従来のＩＰＧ装置における問題の１つは、印加した電気信号が幅広になる傾向があり、標的の筋肉及び神経だけでなく、非標的の筋肉及び神経にも影響を与えることである。更に、この信号散逸により、標的部位で適切な電流密度を確保するためには、印加する電流レベルを顕著に増大させなければならない。電気信号印加に関係するもう１つの問題は、多くの神経が、約１０〜４０Ｈｚの低周波数信号によって刺激されることである。しかしながらこのような低周波数信号は、標的神経（単数又は複数）に達するために身体組織の中を通り抜けることができない。これらの多くの問題は、これから下記に詳細を記述する本発明によって克服される。
【００３１】
図１を参照し、本発明の１つの実施形態において、埋め込み可能パルスジェネレーター１００には、ヒトの身体に埋め込み可能な筐体１０２が含まれる。筐体１０２は好ましくは、生体適合性材質で製造される。埋め込み可能パルスジェネレーター１００には、例えばリチウム電池などの好適な電源１０４、第一波形ジェネレーター１０６、第二波形ジェネレーター１０８が含まれる。第一及び第二波形ジェネレーター１０６、１０８は、電池１０４に電気的に接続されて電池１０４により電力を供給されている。波形ジェネレーター１０６、１０８は、任意の好適なタイプのものであってよく、例えばテキサス州ダラスのテキサス・インスツルメンツ社（Texas Instruments）からモデル番号ＮＥ５５５として販売されているものが挙げられる。第一波形ジェネレーター１０６は、体内の神経を刺激することが知られている周波数を有する第一波形１０８を生成する。１つの実施形態において、この周波数は約１０〜３０Ｈｚの範囲内である。別の実施形態において、この周波数は約１０〜４０Ｈｚの範囲内である。上述のように、このような低い周波数信号（例えば１０〜４０Ｈｚ）は、それ自体としては、標的神経を効果的に刺激するために、身体組織を通り抜けることができない。この問題を克服するために、埋め込み可能パルスジェネレーター１００は、より高い周波数を有する第二波形１１２を生成する第二波形ジェネレーター１１０を有している。第二波形１１２は、約１０〜４００ＫＨｚの周波数を有する。この第二波形１１２は、第一波形１０８と共に増幅モジュレーター１１４（例えば、テキサス・インスツルメンツ社から販売されているオンセミ（On-Semi）ＭＣ１４９６の商品名を有するモジュレーター）に印加される。
【００３２】
モジュレーター１１４は変調された波形１１６を生成し、これが導線１１８を通って電極１２０に伝達される。特定の好ましい実施形態において、導線１１８は柔軟性である。これを受けて電極１２０は、変調された波形１１６を標的神経１２２に印加し、標的神経を刺激する。図１及び図２を参照して、第一波形１０８は好ましくは周波数約１０〜４０Ｈｚを有する方形波であり、第二波形１１２は好ましくは１０〜４００ＫＨｚの範囲の周波数を有する正弦波信号である。上述の周波数範囲は単に例示のためであり、他の周波数範囲も利用することができ、依然として本発明の範囲内となる。当業者には容易に認識されるように、第一波形１０８を第二波形（搬送波）１１２により変調すると、結果として、図２に示す形状を有する変調波形又は信号１１６が得られる。
【００３３】
図３を参照して、本発明の１つの実施形態において、埋め込み可能パルスジェネレーター（ＩＰＧ）１００は、膀胱の問題を治療するために体内に埋め込まれる。ＩＰＧ１００には、遠位端に供給されている１つ以上の電極１２０を有する、柔軟な導線１１８が含まれる。電極１２０は、膀胱１２４に関連する１つ以上の標的神経（図示なし）に対し変調波形信号を印加するよう構成されている。変調波形には、体内組織を通り抜けて容易に伝搬することができる高周波数の搬送波、及び、膀胱１２４の標的神経（単数又は複数）を刺激するよう構成された低周波数信号が含まれる。
【００３４】
図２を参照し、本発明は実施の特定の理論に限定されるものではないが、変調信号１１６を生成することで、低周波数波形１０８を効率的に標的神経まで搬送する高周波性の搬送波１１２により、神経刺激波形１０８の組織内の伝搬が可能になると考えられる。
【００３５】
本発明の実施の基盤となる原理は、近隣のニューロンに影響を与えることなく、体内の神経を選択的に標的とすることができるという事実である。当業者には周知のように、生物電気電位は、神経系組織内に見られる興奮性細胞の電気化学的活動の結果として生成される。この興奮性細胞は、静止電位と活動電位の２つの電気的状態で存在する。細胞は、適切な刺激が細胞に提供されて活動電位又は閾電位に達するまでは静止電位にある。活動電位又は閾電位に達したとき、神経は「興奮（fire）」し、活動電位が細胞膜に沿って減衰することなく一定の伝導速度で伝搬される。この活動電位の全か無かの反応により、細胞の膜電位が特徴的な繰り返しサイクルを経て、このとき、電位がマイナスの静止電位からプラスの活動電位へ移行し、次に再びマイナスの静止電位に戻り、このすべてが、約１ｍｓの間に起こる。この反応は、刺激が閾電位を上回っている限り、刺激の強さを問わず同じである。
【００３６】
興奮性細胞膜が（適切な刺激の後に）活動電位反応を有しているとき、第二の刺激に対して反応する能力は大幅に変更される。最初の、活動電位の脱分極部分では、細胞膜は、強度を問わず追加の刺激に対して反応することはできない。この期間は、絶対不応期と呼ばれる。絶対不応期の直後は、相対不応期と呼ばれる期間である。この相対不応期中、細胞膜は強い刺激にのみ反応することができる。これら絶対不応期及び相対不応期があることによって、細胞が繰り返し放電できる周波数上限がもたらされる。よって、ニューロンは周波数依存性のデバイスであると見なすことができる。ニューロンの周波数依存性構成要素は、全体の電気容量に依存し、これはニューロンによって異なり、誘電媒体の長さ、直径、コーティング（髄鞘）、及び浸透性の関数となる。換言すれば、任意の所定の誘電媒体について、ニューロン又はその髄鞘の長さ又は直径のいずれかを変えることにより、全体の電気容量が変わる。
【００３７】
ヒトの体内にあるニューロンは、直径、長さ及び髄鞘が非常に異なるため、これらニューロンの電気容量及び伝搬速度（作用周波数）も異なる。近隣のニューロンの物理的特性の違いを利用して、近隣のニューロンに影響を与えることなく、選択した神経を刺激の標的にすることができる。すなわち、選択的ニューロン刺激は、近隣のニューロンの周波数応答（電気容量）を特性付け、重なり合わない領域に刺激周波数を合わせることによって、達成することができる。例えば、２つの隣接するニューロンについて、ニューロンＡは作用周波数０〜２０Ｈｚを有し、ニューロンＢは作用周波数２０〜３０Ｈｚを有するとき、ニューロンＡに影響を与えることなく、ニューロンＢを選択的に刺激することができる。更に、ニューロンＢの絶対不応期中に刺激を印加すれば、この絶対不応期には、上述のように、どんな程度の刺激でもニューロンＢを興奮させることがないため、又は、刺激が、相対不応期中に刺激を起こすのに必要な程度よりも低い刺激である場合は、重なり合った周波数領域であっても、ニューロンＡを選択的に刺激することができる。本明細書で更に詳しく説明されるように、これらの原理は、体内の２つ以上の選択的刺激を達成するために適用することができる。
【００３８】
図４を参照し、本発明の１つの実施形態において、埋め込み可能パルスジェネレーター２００には、哺乳動物（例えばヒト）の身体に埋め込み可能な筐体２０２が含まれる。埋め込み可能パルスジェネレーター（ＩＰＧ）２００には、例えばリチウムイオン電池などの好適な電源２０４、第一波形２０８を生成する第一波形ジェネレーター２０６、第二波形２１２を生成する第二波形ジェネレーター２１０、及び第三波形２２８を生成する第三波形ジェネレーター２２６が含まれる。第一、第二、第三の波形ジェネレーター２０６、２１０、及び２２６は好ましくは、電池２０４に電気的に接続されて電池２０４により電力を供給されている。これらの波形ジェネレーターは、任意の好適なタイプのものであってよく、例えばテキサス州ダラスのテキサス・インスツルメンツ社（Texas Instruments）からモデル番号ＮＥ５５５として販売されているものが挙げられる。第一２０６、第二２１０及び第三２２６波形ジェネレーターの出力は、振幅モジュレーター２１４に印加され、ここで３つの波形が変調されて、変調信号パッケージ２１６になる。本明細書で使用される用語「信号パッケージ」は、何らかの方法で、一緒に変調された２つ以上の個別信号からなる、１つの単独出力信号を意味する。
【００３９】
図４及び５を参照して、第一波形ジェネレーター２０６は第一波形２０８、すなわち、最初に選択された身体部分を刺激することが知られている周波数を有する信号を生成する（例えば、陰部神経は、約１０〜３０Ｈｚの範囲内の周波数によって刺激されることが知られている）。上述のように、特定の標的神経を刺激するのに十分な電流密度をもってある特定の標的神経に達するよう、身体組織内に低周波数信号を通過させるのは難しいことが証明されている。この問題に対処するため、第二波形ジェネレーター２１０が高周波数の搬送波形２１２を生成し、これが第一波形２０８と共に振幅モジュレーター２１４（例えばテキサス・インスツルメンツ社（Texas Instruments）からオンセミ（On-Semi）ＭＣ１４９６として販売されているもの）に印加される。第一波形２０８は好ましくは周波数約１０〜３０Ｈｚを有する方形波であり、第二波形２１２は好ましくは１０〜４００ＫＨｚの範囲の周波数を有する正弦波信号である。第一波形２０８を第二波形（搬送波形）２１２により変調すると、結果として、図５示す形状を全般に有する変調波形又は信号２１６が得られる。図５に示されている信号は単に例示のためであり、本明細書に記述される例示的信号の真正な表現を意図するものではない。
【００４０】
作動の際において、モジュレーター２１４によって生成された変調信号２１６は、導線２１８を通って電極２２０に伝達される。これを受けて電極２２０は、変調信号２１６を標的神経２２２に印加する。当業者には容易に理解されるように、変調信号２１６の使用により、低周波数信号が標的神経２２２によって検出される（よって反応する）ことを可能にする高周波性の搬送波により、その標的神経２２２の効果的な刺激が得られる。
【００４１】
図５を参照し、変調信号２１６は周期的な不活性期間２３０を有することが観察される。標的神経１つのみを選択的に刺激するためのＩＰＧ（図４）を使用する場合とは異なり、変調信号２１６の周期的な不活性期間２３０は、第二の標的神経又は他の身体部分を刺激するために構成された第二の変調信号を発生するために利用することができる。図４及び５を参照し、これを達成するために、第三の波形ジェネレーター２２６が、第一波形２０８とは異なる、第二の神経又は身体部分を刺激するために特に選択された周波数を有する第三波形２２８を生成する。例示的な第三波形２２８を図５に示す。第三波形２２８は望ましくは、第一波形２０８とは異なる位相であり、これにより第一変調信号２１６との衝突を避けることができる。更に、本発明の１つの実施形態において、第一及び第二の神経を刺激する周波数範囲が重なり合う場合、第三波形２２８が第一の神経の不応期中に生成又は印加され、これによって第一の神経が第二の変調信号に対応しないようにすることができる。
【００４２】
第一及び第三の波形ジェネレーター２０６、２２６は好ましくは、位相が互いに異なるそれぞれの波形２０８、２２８を生成し、これにより搬送波２１２に統合されたときに、信号パッケージ２３２の別個かつ分離性の部分として現われ（図５）、第一波形と第三波形のそれぞれが、別の神経又は身体部分を特に標的とするために選択された周波数を有する。例えば、第一波形２０８は、陰部神経の自律神経系要素分枝に対して効果を有することが知られている周波数２０Ｈｚを有することができ（活動過剰な膀胱に影響を与える）、第三波形２２８は、陰部神経の体性運動分枝に対して効果を有することが知られている周波数１０Ｈｚを有することができる（間質性（intersticial）膀胱炎の治療に有用）。周波数範囲の重なり合いがある場合において、第三波形２２８は第一の神経の不応期中に印加することができる。
【００４３】
上述のシステム及び方法によって、変調信号パッケージの個々の構成要素が、別々の神経、別々の分枝、別々の筋肉、又は選択された他の身体部分を選択的に標的とするために使用され得る。すなわち、単一のＩＰＧで、痛み管理、活動過剰な膀胱、便失禁、間質性膀胱炎、及びその他の骨盤床疾患に関係する複数の異なる症状を緩和するよう設計された、刺激信号を提供することが可能となる。
【００４４】
適切な変調信号及び／又は信号パッケージを達成するため、適切な信号を様々な方法で操作できることが、当業者には認識されるであろう。例えば、図５及び６を参照し、本発明の１つの実施形態において、第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形３４２を生成する第四の波形ジェネレーター３４０を含めることができる。第一及び第二の神経又は身体部分の刺激に、異なるタイプ又は異なる量の組織を通り抜ける信号（単数又は複数）が必要な場合、この用法が望ましいことがある。図に示すように、単一の増幅モジュレーターを使用した実施形態において、第四搬送波形３４２は好ましくは、第一波形３０８の無活動期間中のみに印加され、これにより変調信号３１６Ａに影響を及ぼすのを避けることができる。図６の実施形態において、第一波形３０８及び第二波形３１２は、第一の増幅モジュレーター３１４Ａに供給され、第一変調波形３１６Ａを生成することができる。図６及び７を参照して、第三波形３２８及び第四波形３４２は、第二増幅モジュレーター３１４Ｂに供給され、第二変調波形３１６Ｂを生成することができる。これら第一及び第二変調波形は更に、第三増幅モジュレーター３５０によって変調されて信号パッケージ３５２を生成することができ、これが導線３１８を通って電極（単数又は複数）３２０に伝達され得る。本発明の１つの実施形態において、第一及び第二の変調信号３１６Ａ、３１６Ｂは、別個の第一電極及び第二電極（図示なし）を通じて印加することができる。本発明の１つ以上の他の実施形態において、変調波形に無活動の期間がある場合、他の神経、筋肉、又は身体部分を標的にした追加の信号をこの無活動期間に挿入することができる。
【００４５】
図８を参照して、本発明の１つの実施形態において、埋め込み可能パルスジェネレーター４００は、１つ以上のバイオフィードバック機構を有する。このバイオフィードバック機構はシステムに対するフィードバックを望ましく供給し、システムの選択的な作動（一定の作動ではなく）を可能にする。その結果、神経刺激は必要なときにのみ起こすことができる。
【００４６】
ＩＰＧ４００には筐体４０２、電池などの電源４０４、第一波形４０８を生成する第一波形ジェネレーター４０６、第二波形４１２を生成する第二波形ジェネレーター４１０が含まれる。第一及び第二波形ジェネレーター４０６、４１０は、電池４０４に電気的に接続されて電池４０４により電力を供給されている。波形ジェネレーター４０６、４１０は、任意の好適なタイプのものであってよく、例えばテキサス州ダラスのテキサス・インスツルメンツ社（Texas Instruments）からモデル番号ＮＥ５５５として販売されているものが挙げられる。第一波形ジェネレーター４０６は、体内の神経を刺激することが知られている周波数を有する第一波形４０８を生成する。１つの実施形態において、この周波数は約１０〜３０Ｈｚの範囲内である。別の実施形態において、この周波数は約１０〜４０Ｈｚの範囲内である。上述のように、このような低い周波数信号（例えば１０〜４０Ｈｚ）は、それ自体として、標的神経を効果的に刺激するために、身体組織を通り抜けることができない。この問題を克服するために、埋め込み可能パルスジェネレーター４００は、より高い周波数（例えば１０〜４００ＫＨｚ）を有する第二波形４１２を生成する第二波形ジェネレーター４１０を有し、この第二波形は、第一波形４０８と共に増幅モジュレーター４１４（例えば、テキサス・インスツルメンツ社から販売されているオンセミ（On-Semi）ＭＣ１４９６の商品名を有するモジュレーター）に印加される。
【００４７】
モジュレーター４１４は変調された波形４１６を生成し、これが導線４１８を通って電極４２０に伝達される。特定の好ましい実施形態において、導線４１８は柔軟性である。これを受けて電極４２０は、変調された波形４１６を標的神経（図示なし）に印加し、この標的神経を刺激する。
【００４８】
ＩＰＧ４００は更に、好ましくは体内に埋め込み可能な１つ以上のセンサー装置４５４を含む。このセンサー装置４５４は好ましくは、選択された生物生理学的特性を検知する少なくとも１つのセンサー４５６、及び、下記に詳述するように更に処理を行うために、センサー４５６によって集められたデータ又は情報を体外に伝送するデータ送信装置４５８が含まれる。
【００４９】
１つの実施形態において、信号送信機４５８は、大きな信号制御システム４６０の一部であり、これには更に、受信装置４６２（例えばカリフォルニア州サニーヴェールのマキシム・セミコンダクターズ社（Maxim Semiconductors）から販売されているＭＡＸ１４７２）が含まれ、これは電池４０４に電気的に接続されて電池４０４により電力が供給されている。受信装置４６２は１つ以上のセンサー装置４５４からのデータを受信し、このデータをマイクロコントローラー４６４に供給する。マイクロコントローラーは好ましくは、データを受け取って分析し、このデータに基づいて第一及び第二波形ジェネレーター４０６、４１０への入力を供給し、これによりＩＰＧ４００による信号伝送を制御するようプログラムされる。図８及び９を参照して、バイオフィードバックセンサー４５４は、例えば膀胱４２４内などの体内に埋め込まれる圧力センサーであり得る。当業者には周知のように、膀胱内の圧力を長期にわたって測定することにより、膀胱収縮の存在と程度を示すことができる。このような圧力測定により、（膀胱内の圧力がゆっくり着実に上昇する正常な膀胱収縮に比べて）痙攣性の膀胱筋肉活動が示された場合、フィードバック信号が受信装置４６２に伝送され、その後、マイクロコントローラー４６４に伝達され得る。この受信フィードバック信号に対応し、マイクロコントローラー４６４は、波形ジェネレーター４０６、４１０の制御を介して、変調信号を電極４２０から伝導させる。標的神経（例えば陰部神経）がこの変調信号を受け取ると、膀胱の筋肉を刺激し、痙攣性の筋肉収縮を実質的に除去する。
【００５０】
１つの実施形態において、バイオフィードバック装置４５４には、電源、１つ以上のセンサー構成要素、及び電気的インターフェースなどを含む複数の電子的構成要素が含まれていてよく、これらのそれぞれを互いに電気的に接続し、当該技術分野において周知の方法でプリント基板に機械的に搭載することができる。１つ以上のセンサー構成要素は、体内の所定の生理学的特性を検知し、そのような特性を示す信号又はデータを電気的インターフェースに伝送する。システムには、検知した生理学的特性に関連するデータを保管するためのデータ格納要素が含まれていてよく、しかしながら、患者の体外にデータを伝送するための送信機も含んでいてよく、これにより、上述のように変調信号の生成を制御するのに使用できる。バイオフィードバック装置は、折り畳み可能な筐体又はケージによって実質的に周囲を囲むことができる。
【００５１】
本発明の１つの好ましい実施形態において、バイオフィードバック装置は好ましくは長期間にわたって体内（例えば膀胱内）に留置し、電極の作用を制御するのに使用される継続的なフィードバックを供給することができる。継続的なフィードバックが使用されない場合でも、本明細書に記載される埋め込み可能なセンサーはそれにもかかわらず、正確な診断及び／又は適正な治療を提供するのに有用なデータを取得するのに使用することができる。本発明の１つの実施形態において、装置は膀胱内に１〜２日間留置され、１／２秒ごとに圧力測定を行うことができる。圧力変化のタイプ及び頻度がその後に分析され、身体機能を評価するためのフィードバックを提供することができる。例えば、長期にわたって測定された膀胱圧力により、排尿回数と頻度を明らかにすることができ、活動過剰な膀胱若しくは膀胱の過充填の徴候を提供することができる。１つの実施形態において、センサー構成要素（単数又は複数）は長時間のスリープモードで作動し、一定時間間隔で「目覚めて（waking up）」、圧力等を測定するよう設計される。十分なデータが収集された後、この装置は、例えばカテーテルを膀胱に挿入することによってその埋め込み可能な装置を回収し、又は、膀胱鏡その他の適切な器具のチャネルを使用することにより装置を回収することによって、膀胱から取り出すことができる。カテーテル又は膀胱鏡を膀胱に挿入し、装置を把持してカテーテル又は膀胱鏡チャネル内に引っ張り入れ、その後、体内から除去することができる。
【００５２】
本発明の１つの実施形態において、バイオフィードバックシステム（筐体を除く）は、直径Ｄが約０．６５〜１０ｍｍ、長さＬが約０．６５〜１０ｍｍの全体的寸法を有する。好ましい実施形態において、センサー構成要素は、患者の体内（例えば膀胱内）で圧力を測定するための、超小型ピエゾ抵抗圧力変換器である。好適な変換器は、イリノイ州ショームバーグのモトローラ社（Motorola）から発売されているＭＰＸシリーズ圧力センサーである。他の好適な構成要素には、テキサス州ダラスのテキサス・インスツルメンツ社（Texas Instruments, Inc.）から販売されているＭＳＰ４３０Ｆ１４９マイクロコントローラー（圧力センサーからのデータを取得、フィルタ、及び格納するのに用いることができる）、及び、任意の好適な生体適合性リチウム電池などの電源が含まれ得る。具体的な適切な電子的構成要素が上記に挙げられているが、他にも多くのものが存在し、本発明に組み込むことが可能である。示されているように、電子的構成要素は好ましくは、プリント基板に搭載される。したがって、構成要素及び回路基板はシリコーン又は他の好適なカバー材でカバー又は包み込むことができ、これにより例えば膀胱内の体液環境などの環境から保護することができる。
【００５３】
このような状況下において、バイオフィードバック装置には更に、送信機に追加して、又は送信機の代わりに、データ格納装置を組み込み、これによりデータを送信するのではなく格納することができる。データはこの後、好ましくはデータをＰＣベースのソフトウェアアプリケーションに、ワイヤレスなどの適切な方法で（例えば、マイクロプロセッサーにインターフェース接続されたＥＮＤＥＣ  ＨＳＤＬ−７００１及びＩｒＤＡトランシーバーＨＳＤＬ−３２０２などの赤外線データ取得装置経由、高周波取得経由、又はＲＳ２３２インターフェースなどを介したハードワイヤ接続経由で）アップロードすることによって、回収又は操作することができる。
【００５４】
図８を参照し、バイオフィードバックデータを利用した実施形態において、受信機４６２は複数のバイオフィードバック装置４５４からのフィードバックデータを受信することができる。これらの実施形態において、上記に示され記述されているものに類似の第二の埋め込み可能バイオフィードバックセンサーを、別の身体開口部（例えば膣管内）に挿入することができる。この第二のバイオフィードバックセンサーは、タンポンのように巻いた又は固めた綿で製造した「タンポン状」の装置又はケースに包み込むことができる。１つの実施形態において、第二の埋め込み可能バイオフィードバック装置は腹圧を検知し、第一の埋め込み可能バイオフィードバック装置は膀胱圧を検知する。その結果、腹圧から膀胱圧を差し引くことにより、排尿筋圧（すなわち、膀胱組織の壁を覆う筋肉の圧力）を決定することができる。当業者には周知のように、患者の力み、咳、くしゃみ、笑いなどの際に排尿筋圧の上昇が起こり、これらの圧力を検出することは、様々な膀胱及び下部尿路疾患の状態を診断する際に臨床的に重要である。例えば、排尿筋圧の頻繁な増大は、切迫性尿失禁の評価に意味のあるデータを提供する。
【００５５】
本発明の１つの実施形態において、ＩＰＧは第一の埋め込み可能バイオフィードバックセンサー及び第二の埋め込み可能バイオフィードバックセンサーを有する。この埋め込み可能バイオフィードバックセンサーの１つが、埋め込み可能なバイオフィードバックセンサーにデータを伝送し、これが両方のデータをワイヤレスで受信機４６２に送信する（図８）。
【００５６】
図１０を参照し、本発明の１つの実施形態において、電極から標的（単数又は複数）の神経又は身体部分への刺激エネルギーのコンダクタンスは、電極（単数又は複数）から標的の神経又は身体部分へと完全に又は部分的に延在することができる導電性路５７０を配置することにより増加させることができる。導電性路は、例えばデンマークのコンチュラ社（Contura）から販売されているアクアミド（Aquamid）．ＲＴＭ．注入可能ゲルなどの、架橋ポリアクリルアミドゲルであり得る。この注入又は何らかの方法で挿入される、生物学的に不活性なゲルは、非常に導電性が高く、水溶液であっても、そうでなくとてもよい。埋め込まれたゲルは、送達の容易さ、侵襲度の低さ、及び患者の快適さ（ゲルが剛性ではなく、患者の身体に対して適合し得るため）などの数多くの利益を提供する。上述のように、注入ゲル路の明らかな利点は、電極（単数又は複数）から標的神経まで、周辺の組織よりはるかに導電性の高い導電性経路となることである。これによりエネルギーの分散が低減し、電極（単数又は複数）と標的神経との間のエネルギー伝達の効率が増加する。
【００５７】
図１０に示すように、埋め込み可能パルスジェネレーター（ＩＰＧ）５００は、哺乳動物（例えばヒト）の皮膚５７２の下に埋め込まれている。ＩＰＧ５００には、遠位端に供給されている１つ以上の電極５２０を有する導線５１８が含まれる。電極５２０は好ましくは、標的神経５２２の付近に配置される。導電性ゲル５７０は電極５２０と標的神経５２２との間に延在する。導電性ゲルを使用する利点の１つは、ワイヤ又はニードル型の電極は標的神経の１つの面に近づくことができるだけだが、変形可能かつ流動可能な導電性ゲル５７０は標的神経５２２を包み込むことができる点である。この結果、導電性ゲル５７０は、標的神経と全方向３６０°で電気的及び物理的に接触することができ、これにより標的神経への変調波形の印加を強化することができる。１つの実施形態において、導電性ゲルは、標的神経に実質的に接触している場所から、外皮層５７２に近い位置まで延在させることができる。１つ以上の実施形態において、任意の配置での複数の導電性ゲルポケット又は経路を使用することができる。
【００５８】
上記では１つの好適な導電性ゲルが記述されているが、他の様々なゲルも好適である。更に、熱硬化性ヒドロゲル及び熱可塑性ヒドロゲルも使用することができる。熱硬化性ヒドロゲルの例としては、ポリＨＥＭＡ及びコポリマーの架橋型、Ｎ−置換アクリルアミド類、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ（グリセリルメタクリレート）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル−Ｎ’−アクリルアミド）、並びに、これらの親水性及び疎水性のコモノマー、架橋型、及びその他修飾との組み合わせが挙げられる。熱可塑性ヒドロゲルの例としては、ＨＹＰＡＮなどのアクリル誘導体、ビニルアルコール誘導体、親水性ポリウレタン（ＨＰＵ）及びスチレン／ＰＶＰブロックコポリマーが挙げられる。
【００５９】
前述の事項は、本発明の実施形態に向けられているが、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態、及び更なる実施形態を考案することができる。
【００６０】
〔実施の態様〕
（１）  第一周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、
該第一周波数よりも高い第二周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、該第一波形及び該搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーター並びに該モジュレーターを収容する、外科的に埋め込み可能な筐体と、
該変調波形を印加するために該モジュレーターに電気的に接続された電極と、を含む、神経を刺激するための埋め込み可能パルスジェネレーター。
（２）  前記第一波形が、標的神経を刺激するよう構成された周波数を有する、実施態様１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（３）  前記第一波形が、実質的に１０〜４０Ｈｚの範囲内の周波数を有する、実施態様１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（４）  前記搬送波形が、実質的に１０〜４００ＫＨｚの範囲内の周波数を有する、実施態様１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（５）  バイオフィードバックデータを受け取り、該バイオフィードバックデータに対応して前記第一及び第二波形ジェネレーターの作動を制御するよう構成されたマイクロプロセッサーを更に含む、実施態様１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（６）  前記バイオフィードバックデータを受けるよう構成された受信装置を更に含み、該受信装置が該バイオフィードバックデータを前記マイクロプロセッサーに供給するために該マイクロプロセッサーと通信を行う、実施態様５に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（７）  前記受信装置と通信を行う少なくとも１つのセンサーを更に含み、該少なくとも１つのセンサーが、哺乳動物の１つ以上の生理学的状態を検知するよう構成されている、実施態様６に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（８）  検出された前記１つ以上の生理学的状態を送信するために、前記少なくとも１つのセンサーに接続された送信機を更に含む、実施態様７に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（９）  前記第一波形とは違っていて位相が異なる、第三周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを更に含み、
前記モジュレーターが、該第三波形ジェネレーターと電気的に接続されており、前記搬送波形、該第一波形及び該第三波形を変調して前記変調波形を生成するよう構成されている、実施態様１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（１０）  前記第一波形が、第一の標的神経を刺激するよう構成され、前記第三波形が第二の標的神経を刺激するよう構成されている、実施態様９に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
【００６１】
（１１）  前記第一波形が、第一の身体部分を刺激するよう構成され、前記第三波形が第二の身体部分を刺激するよう構成されている、実施態様９に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（１２）  前記第一波形が、約２０Ｈｚの周波数を有し、前記第三波形が約１０Ｈｚの周波数を有し、前記搬送波形が約１０〜４００ＫＨｚの周波数を有する、実施態様９に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（１３）  前記第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形を生成するよう構成された第四波形ジェネレーターを更に含み、前記モジュレーターが該第四搬送波形を更に変調して、変調信号パッケージを生成する、実施態様９に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（１４）  前記モジュレーターが、
前記第一波形及び前記第二搬送波形を変調して第一変調信号を生成するための第一モジュレーターと、
前記第三波形及び前記第四搬送波形を変調して第二変調信号を生成するための第二モジュレーターと、
該第一及び第二変調信号を変調して、変調信号パッケージを生成するための第三モジュレーターと、を更に含む、実施態様１３に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（１５）  前記波形ジェネレーター及び前記モジュレーターに電力を供給するため、前記外科的に埋め込み可能な筐体内に配置された電源を更に含む、実施態様１に記載の埋め込み可能パルスジェネレーター。
（１６）  神経を刺激するための埋め込み可能システムにおいて、
身体部分を刺激することができる周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、
哺乳動物の組織を通り抜けることができる第二周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、該第一波形及び該搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、
前記システムを作動させるための電源と、
該第一及び第二波形ジェネレーター、該モジュレーター、並びに該電源を収容する、外科的に埋め込み可能な筐体と、
該変調波形を印加するために該モジュレーターに電気的に接続された電極と、を含む、埋め込み可能システム。
（１７）  前記第一波形が、実質的に１０〜４０Ｈｚの範囲内の周波数を有し、前記搬送波形が、実質的に１０〜４００ＫＨｚの範囲内の周波数を有する、実施態様１６に記載の埋め込み可能システム。
（１８）  バイオフィードバックデータを受け取り、該バイオフィードバックデータに対応して前記第一及び第二波形ジェネレーターの作動を制御するよう構成されたマイクロプロセッサーと、
該マイクロプロセッサーと通信を行い、哺乳動物の１つ以上の生理学的状態を検知するよう構成されている、少なくとも１つのセンサーと、を更に含む、実施態様１６に記載の埋め込み可能システム。
（１９）  前記第一波形とは違っていて位相が異なる、第三周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターを更に含み、
前記モジュレーターが、該第三波形ジェネレーターと電気的に接続され、前記搬送波形、該第一波形及び該第三波形を変調して前記変調波形を生成するよう構成されている、実施態様１６に記載の埋め込み可能システム。
（２０）  前記第一波形が、前記第一身体部分を刺激するよう構成され、前記第三波形が、第二の身体部分を刺激するよう構成されている、実施態様１９に記載の埋め込み可能システム。
【００６２】
（２１）  埋め込み可能パルスジェネレーターを提供することであって、該埋め込み可能パルスジェネレーターが、
身体部分を刺激することができる第一周波数を有する第一波形を生成するよう構成された第一波形ジェネレーターと、
哺乳動物の組織を通り抜けることができる周波数を有する搬送波形を生成するよう構成された第二波形ジェネレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーターに電気的に接続され、該第一波形及び該搬送波形を変調して変調波形を生成するよう構成されたモジュレーターと、
該第一及び第二波形ジェネレーター並びに該モジュレーターに電力を供給するための電源と、
該第一及び第二波形ジェネレーター、該モジュレーター、並びに該電源を収容する筐体と、
該変調波形を印加するために該モジュレーターに電気的に接続された電極と、
を含む、提供することと、
哺乳動物に該筐体を外科的に埋め込むことと、
該第一波形及び該搬送波形を生成することと、
該第一波形を該搬送波形と共に変調して変調信号を生成することと、
該変調信号を該身体部分に印加することと、を含む、身体部分を刺激する方法。
（２２）  前記第一波形が、実質的に１０〜４０Ｈｚの範囲内の周波数を有し、前記搬送波形が、実質的に１０〜４００ＫＨｚの範囲内の周波数を有する、実施態様２１に記載の方法。
（２３）  前記哺乳動物にセンサーを埋め込むことと、
該センサーを使用してバイオフィードバックデータを取得することと、
前記第一及び第二波形ジェネレーターによって前記第一及び第二波形の生成を制御するために、該バイオフィードバックデータを使用することと、を更に含む、実施態様２１に記載の方法。
（２４）  前記埋め込み可能パルスジェネレーターに、第二の標的神経を刺激することができる周波数を有する第三波形を生成するよう構成された第三波形ジェネレーターが含まれ、
前記方法が、
前記第一波形とは位相が異なる該第三波形を生成することと、
該第一波形、前記搬送波形、及び該第三波形を変調して、変調信号パッケージを生成することと、
該変調信号パッケージを、前記哺乳動物の１つ以上の身体部分に印加することと、を更に含む、実施態様２１に記載の方法。
（２５）  前記第二搬送波形とは異なる周波数を有する第四搬送波形を生成することが更に含まれ、前記変調工程には、前記第一波形と該第二搬送波形とを変調して第一変調信号を生成すること、及び、前記第三波形と該第四搬送波形とを変調して第二変調信号を生成することが含まれる、実施態様２４に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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